Perovskita materialarekin diseinatutako erregai-pilak

UPV/EHUko Mineralogia-Petrologia Saileko IMaCris/MaKrisI ikerketa-taldeak lurrazalean oso ohikoa ez den perovskita materiala erabili du erregai-pilen katodoa eta kontaktu geruza diseinatzeko. Perovskita oso eroale ona da eta material honekin egindako erregai-pilak etxebizitzetako energi-horniketarako baliagarriak lirateke.

Elektrizitate-sarearen alternatiba izan daitezke erregai-pilak, eta haiek hobetzeko materialen egokitasuna ari da ikertzen UPV/EHUko IMaCris/MaKrisI taldea. Erregai-pilak baterien antzekoak dira, baina, haiek ez bezala, etengabe berrelikatzen dira bateriek kontsumitzen dituzten erreaktiboak (hidrogenoa eta oxigenoa, batez ere). Taldeko ikertzailea den Karmele Vidal doktorearen esanetan, kasu honetan “elektrizitatea ekoizteko prozesuak beroa eta ura sortzen ditu hondakin gisara, horregatik, garbitzat sailkatzen dira energia-mota horiek, energia bihurtzeko prozesuak ez baitu aireratzen berotegi-efektuko gasik”.

Erregai-pila berezi batzuk izan ditu aztergai ikerketa-taldeak: oxido solidoko erregai-gelaxkak, SOFCak deritzenak. Pila konbentzionalek ez bezala, solidoa dute beste hauek elektrolito ioi-eroalea. Karmele Vidal ikertzaileak aipatzen duenez, hainbat abantaila dituzte bestelako gelaxka-mota batzuekin alderatuz. Alde batetik, merkeak dira materialak; sentikortasun baxua dute erregaiaren ezpurutasunekiko eta, aldiz, eraginkortasuna eta potentzia handiak dituzte. Bestalde, osagai solidoak dituenez, askoz ere moldakorragoa da haien egitura, manipulatu egin baitaiteke. Desabantailen artean, berriz, hau aipatu du ikertzaileak: “Tenperatura altuekin lan egin behar izaten denez, kostu handiagoko materialak erabiltzen dira”.

“Ikerketa ugariren arabera, interkonektorearen eta katodoaren arteko konexioaren hobekuntza da SOFC pilak ekoizteko urrats nagusietako bat”, dio Vidalek. Ekoizpen horrek material berrien erabilera eskatzen du, osagaien arteko itsasgarritasuna hobetu eta gelaxkaren ahalmena murrizten ez duten materialena, alegia. Eroankortasun elektroniko handia eta jarduera-tenperaturan (600-800 ºC-ra jarduten dira pilak) egonkortasun kimiko eta egiturazko altua izan behar dute erabiltzen diren materialek interkonektorearen eta katodoaren arteko kontaktu-geruzan.

Perovskitak katodorako eta kontaktu-geruzarako

Aipatutako UPV/EHUko ikerketa-taldeak perovskitak hautatu ditu lanerako material gisara. Lurrazalean nahiko urria den material baten izena da perovskita, baina egitura bera hartzen duten kristal-mota orokorrago bati ere horrela deitzen zaio.

Erregai-pilaren osagai batzuk diseinatzeko erabili dituzte perovskitak ikertzaileek; besteak beste, “katodoaren eta kontaktu-geruzaren diseinurako. Perovskita motako materialak eroale elektroniko eta ioniko onak direla ikusi dugu, hau da, egokiak direla kontaktu-geruza eta katodoa diseinatzeko, hurrenez hurren”, diosku Vidalek.

Erregai-pilaren osagaiak egiteko material-mota bezain garrantzitsua da, bestalde, “hura sintetizatzeko modua. Zenbait aldagaik (prestakuntza-denbora eta behar den tartea, besteak beste) materialaren mikroegiturari -oso faktore garrantzitsua- eragiten diote”, azaldu digu ikertzaileak. Aztertutako sintesi-metodoetatik, perovskitak prestatzeko sistemarik onena errekuntza izan da. Nitratoen -oxidatzailea- eta glizinaren -erregaia- arteko erreakzio bat da errekuntza, labur adierazita. Autoerrekuntza bat eragiten du erreakzio horrek, non sugarra tenperatura altuetara iristen den eta materiala eratzen den.

Zenbait prototipok -eta produktu komertzialen batek- dituzte oinarri erregai-pila horiek. Arazorik nagusiena, berriz, momentuz duten errentagarritasun ekonomikoa eskasa da. Ikertzailearen ustez, petrolioaren prezioak egungo sistemaren garestitzea eragiten duenean iritsiko da “elektrizitate-sarearekiko mendekotasuna murrizteko eta deszentralizatzeko aukera eskaintzen duen” teknologia honen ordua.

Erreferentzia bibliografikoa:
A. Morán-Ruiz, K. Vidal, M.A. Laguna-Bercero, A. Larrañaga, M.I. Arriortua. “Effects of using (La0.8Sr0.2)0.95Fe0.6Mn0.3Co0.1O3 (LSFMC), LaNi0.6Fe0.4O3-? (LNF) and LaNi0.6Co0.4O3-? (LNC) as contact materials on solid oxide fuel cells”. (2014) Journal of Power Sources, 248 1067-1076. DOI: 10.1016/j.jpowsour.2013.10.031